Thermografie in der Elektronik & Elektroindustrie
Unsichtbare Defekte, Hotspots, instabile Prototypen? Unsere Thermografiesysteme machen selbst µm-Strukturen und µK-Unterschiede sichtbar – berührungslos, schnell, präzise. Ideal für Entwicklung, Fehleranalyse, Lebensdaueranalyse oder Inline-Qualitätssicherung.
InfraTec Kameras und Systeme für die Elektronik
Erhalten Sie maximale IR-Auflösung – große & kleine Messobjekte: Detektoren mit bis zu 2.560 × 2.048 IR-Pixeln; Pixelauflösungen < 1µm
Messen Sie kleinste Temperaturunterschiede – präzise & innovativ: < 0,015 K; mit Lock-In bis in den µK-Bereich
Detektieren Sie kürzeste Reaktionen – schnell & synchron: bis zu 105 kHz, Trigger, 10 GigE
Bekommen Sie die individuelle Lösung – modular & skalierbar: Optiken, Software, komplette Prüfplätze
Berührungslose Messung in der Elektronik mit einer Wärmebildkamera
Die thermografische Inspektion elektronischer Komponenten und Baugruppen ist ein etabliertes Prüfverfahren zur Fehlersuche und Qualitätssicherung – von der Entwicklung erster Prototypen bis hin zur Serienproduktion.
Anwendungsbereiche der Thermografie in der Elektronik
Fehleranalyse zur Hotspot-Detektion
Thermal Mapping, Messung atypischer Temperaturverteilungen auf der Oberfläche von Leiterplatten, integrierten Schaltkreisen und Multichip-Modulen
Thermisches Design
Thermal Management, thermische Auslegung in Prozess des thermischen Designs
Lebensdaueranalyse
Zum Beispiel durch Validierung von Simulationsrechnungen zur Selbsterwärmung oder durch Analyse der thermischen Alterung
Inline-Qualitätssicherung in der Elektronikfertigung
Vielseitiges Instrument bei der Qualitätssicherung der Prozessparameter und Produkte während der Produktion
Thermografie ermöglicht das Erkennen von
erhöhten Übergangswiderständen,
Widerstandserhöhungen durch das Einschnüren von Leitungen,
verdeckten Rissen in Verbindungsstellen,
Verlustleistungen durch HF-Fehlanpassung (Hochfrequenz),
fehlerhaften thermischen Anbindungen von Kühlkörpern,
Kurzschlüssen, Lötdefekten wie z. B. kalte Lötstellen,
thermisch aktiven Watermarks als Schutzmaßnahme vor Cyberangriffen im Hard- und Software-Bereich.
Vorteile der Thermografie in diesen Anwendungsfeldern
Gefahrlose Temperaturmessung auch an spannungsführenden Teilen
Komplette Erfassung der Temperaturverteilung und ihres zeitlichen Verlaufes von komplexen Baugruppen im laufenden Betrieb
Beeinflusst weder die HF-Impedanz des Messobjektes noch die Wärmeableitung von selbigem, was der sicheren Vermeidung entsprechender Messfehler dient
Temperaturunterschiede von im µK-Bereich klar bestimmen
Lock-In-Thermografie: Temperaturunterschiede im µK-Bereich klar bestimmen
Die Thermografie hat sich als Standardverfahren in der Elektronik etabliert. Mit steigender Miniaturisierung und immer geringeren Versorgungsspannungen werden Fehleranalysen komplexer. Klassische Thermografiekameras mit Auflösungen bis < 20 mK reichen in vielen Fällen aus, stoßen jedoch an ihre Grenzen.
Um allerkleinste Temperaturunterschiede im µK-Bereich zu detektieren, kommt die Lock-In-Thermografie zum Einsatz. Hierbei wird das Prüfobjekt durch eine periodische Anregung zerstörungsfrei untersucht. Die Messdauer bei der Anwendung des Lock-In-Verfahrens steigt mit der gewünschten Auflösung gegenüber einer Echtzeitmessung deutlich und kann mehrere Minuten betragen. Deshalb ist es besonders hilfreich, wenn solche Messungen mit einer großformatigen, geometrisch hochauflösenden Kamera „in einem Zug“ gemacht werden können.
Vorteile auf einen Blick:
Höchste Empfindlichkeit: Temperaturunterschiede im µK-Bereich erfassen
Zerstörungsfreie Analyse: durch periodische Anregung Fehler zuverlässig aufdecken
Optimale Ergebnisse bei komplexen Bauteilen: durch großformatige, hochauflösende Kameras
Effizienzgewinn: weniger Stitching, geringerer Aufwand, niedrigere Kosten
Erkennung und Zuordnung der Position von Defekten im µK-Bereich
Prüfung von Elektronik- und Halbleitermodulen mittels Lock-In-Thermografie
Erfahren Sie in unserem Whitepaper, wie Sie mittels Lock-In-Thermografie Fehlern in Elektronik- und Halbleiterbauteilen auf die Spur kommen. Profitieren Sie von unseren Praxistipps und erzielen Sie bestmögliche Messergebnisse mit dem E-LIT-Prüfstand von InfraTec.
Anwendungsfelder der Thermografie in der Elektronikprüfung
Die Thermografie ist heute ein zentrales Werkzeug in der Elektronikentwicklung und -fertigung. Sie unterstützt Ingenieure und Qualitätsverantwortliche dabei, Wärmeverteilungen sichtbar zu machen, Fehlerquellen frühzeitig zu identifizieren und die Zuverlässigkeit elektronischer Baugruppen zu sichern. Von der ersten Designphase bis zur Serienproduktion liefert sie wertvolle Informationen für stabile Prozesse und hochwertige Produkte.
Elektronische Fehleranalyse
Die Fehleranalyse mithilfe der Thermografie ist essenziell für die Ursachenforschung, wenn die Funktion elektronischer Produkte eingeschränkt ist oder aber sicherheitsrelevante Probleme auftreten. Wärmebildkameras erlauben eine genaue Identifizierung atypischer Temperaturverteilungen, sowohl in der Fläche als auch r äumlich. Bei Einsatz hochauflösender Kameras in Verbindung mit der Lock-In-Thermografie lassen sich geringste Temperaturunterschiede im µK-Bereich messen. Eine hohe geometrische Auflösung ermöglicht die Analyse bis in kleinste Details.
Anwendungsbeispiele der elektronischen Fehleranalyse
Erhöhte Widerstände bei Wärmeübergängen zuverlässig detektieren
Thermische Auffälligkeiten in integrierten Schaltungen detektieren und präzise lokalisieren
Kurzschlüsse und andere Defekte auffinden
Integrierte Schaltkreise und (leistungs-)elektronischer Schaltungen auf Hotspots untersuchen
Fehleranalyse beim Design von PCB im Falle einer Überhitzung
3D-Tiefenanalyse von Fehlern in mehrlagigen Leiterplatten und Multi-Chip-Modulen durch Anpassung der Lock-In Frequenz
Elektronikprüfung zur Ermittlung von Wärmebrücken, Überhitzungen und anderen Anomalien in elektronischen Geräten und Schaltungen
Vorteile der Thermografie in der Fehleranalyse
Frühzeitige Erkennung von Defekten und sicherheitsrelevanten Schwachstellen
Vollflächige Visualisierung atypischer Temperaturverteilungen in Echtzeit
Zerstörungsfreie Untersuchung auch bei empfindlichen oder komplexen Baugruppen
Hohe Präzision bis ins µK-Bereich durch Lock-In-Thermografie
Schnelle Lokalisierung der Ursache statt nur der Symptom-Messung
Thermisches Design – Thermal Management Layouting
Im Rahmen der Entwicklung neuer Chip-Technologien und Anwendungen in der Leistungselektronik spielt das thermische Design elektronischer Komponenten eine tragende Rolle. Mithilfe der Thermografie können durch übermäßige Wärmeentwicklung auffallende, potenzielle Schwachstellen bereits in der Entwicklungsphase identifiziert und Anpassungen frühzeitig vorgenommen werden.
Anwendungsbeispiele beim Thermal Management Layouting
Analyse der Temperaturentwicklung und Wärmeableitung beim PCB-Design (Printed Circuit Boards)
Optimierung der Energieverarbeitung im Bereich der Leistungselektronik
Verbesserung der Wärmeverteilung in Schaltnetzteilen und Stromversorgungssystemen
Entwicklung von Strategien zur Kühlung
Thermisches Management zur Qualitätssicherung
Validierung von Simulationsrechnungen zur Selbsterwärmung elektronischer Objekte
Vorteile der Thermografie beim thermischen Design
Vollflächige Darstellung der Temperaturverteilung statt punktueller Messung hilft, Fehler nicht zu übersehen
Berührungslos & zerstörungsfrei, auch bei empfindlichen Bauteilen
Hohe zeitliche Auflösung, um dynamische Wärmeprozesse sichtbar zu machen
Lebensdaueranalyse
Gerade bei der Entwicklung neuer elektronischer Komponenten oder Baugruppen stehen anfangs keine anwendungsspezifischen Daten und Informationen zu Lebensdauer und Leistungseinbußen zur Verfügung. Die möglichst genaue Vorhersage dieser Kennwerte kann zu einem entscheidenden Wettbewerbsvorteil werden. Hersteller und Entwickler führen daher aufwändige Temperatur- oder Lastwechseltests durch, um die Alterung der elektronischen Komponenten zu simulieren.
Insbesondere bei 24/7-Langzeittests zahlt sich die hohe Zuverlässigkeit der Thermografiekameras von InfraTec aus. Bei den neusten Modellen können programmierte Messreihen für Langzeit- und Stresstests direkt auf dem internen Speicher (SDK) der Kamera abgelegt werden. Add-ons zur Analyse- und Auswertungssoftware IRBIS® 3 ermöglichen zudem die Verwendung von Programmier- und Entwicklungsumgebungen, die die Datenerfassung und Signalverarbeitung in Echtzeit erleichtern.
Die Ansteuerung per Fernbedienung reduziert Störquellen wie das Verwackeln des Bildes beim Berühren der Kamera.
Anwendungsbeispiele bei der Lebensdaueranalyse
Analyse der Temperaturentwicklung bei elektrischen, thermischen oder mechanischen Stresstests an und auf elektronischen Objekten
Messung des Temperatur-Zeitverhaltens bei Langzeittests
Vorteile der Thermografie in der Lebensdaueranalyse
Frühzeitige Prognosen zu Lebensdauer und Leistungseinbußen elektronischer Komponenten
Realitätsnahe Simulation durch Temperatur- und Lastwechseltests
Lückenlose Dokumentation von Temperatur-Zeit-Verläufen während Langzeittests
Hohe Zuverlässigkeit im Dauerbetrieb (24/7) für valide Ergebnisse
Kosten- und Risikoreduktion, da Schwachstellen vor Markteinführung erkannt werden
Elektronikfertigung
In der Elektronikfertigung wird die thermografische Temperaturmessung als vielseitiges Instrument bei der Qualitätssicherung eingesetzt.
Anwendungsbeispiele in der Elektronikfertigung
Permanente Überwachung kritischer technologischer Parameter
Inline-Prüfung der in Fertigung befindlichen Produkte
Abschließende Funktionsprüfung
Vorteile der Thermografie in der Elektronikfertigung
Inline-Qualitätskontrolle während der Produktion ohne Prozessunterbrechung
Frühzeitige Fehlererkennung → Ausschussraten sinken, Prozessstabilität steigt
Berührungslose Prüfung auch an sensiblen oder spannungsführenden Komponenten
Schnelle End-of-Line-Tests für eine sichere Produktfreigabe
Lückenlose Prozessüberwachung kritischer Parameter für reproduzierbare Qualität
Leistungsstarke Thermografie-Systeme von InfraTec
von bis zu (2.560 × 2.048) nativen IR-Pixeln zur Prüfung komplexer Baugruppen – also die 16fache Auflösung von Standard VGA-Kameras mit (640x 512) Pixeln
mit Pixelauflösungen von weniger als von bis zu 1.3 µm mit InfraTec´s Mikroskopen und sogar unter 1 μm unter Verwendung von SIL-Linsen
erlauben eine einfache Manipulation der DUT (Device Unter Test) bei der Messung
zwischen defekten und intakten Strukturen im Bereich weniger Mikrokelvin dank hoher thermischer Auflösung bis < 0,015 K oder im µK-Bereich in Kombination mit dem Lock-In-Verfahren
von bis zu ± 1 °C oder 1 % für sichere Messungen und ihre Vergleichbarkeit
Analyse sehr schneller Temperaturpulse im Vollbildformat oder bis zu 105 kHz im Teilbildmodus Triggerung und Synchronisation
Optimale Einrichtung für LIT, geringer Jitter und Latenzen
direkte Verknüpfung von Temperaturmesswerten mit anderen Prozesskenndaten
Thermografiesysteme für die Elektronik und Elektrotechnik individuell konfigurieren
In Abhängigkeit von der jeweiligen Aufgabenstellung können Nutzer ganz gezielt die für sie passende Ausstattung zusammenstellen. Ausgangspunkt wird dabei meist die Wärmebildkamera sein. Gekühlter oder ungekühlter Detektor? Welches Detektorformat? Soll das Thermografiesystem die Lock-In-Thermografie unterstützen? Wie viel Flexibilität ist beim Abstand von Messobjekt und Kamera gewünscht? Welchen Einfluss hat dies auf die Wahl von Mikroskopobjektiven und Makrovorsätzen? Je nachdem, wie die Antworten auf diese Fragen ausfallen, kann InfraTec Thermografiesysteme unterschiedlichster Leistungsstärke anbieten – von der einzelnen Kamera bis zum automatisierten modularen Prüfplatz E-LIT.
Beispiele für die Thermografie in der Elektronik und Elektrotechnik
Events on Demand
Wir bieten Ihnen eine Vielzahl an Webinaren on demand zur Thermografie in der Elektronik und Elektroindustrie mit vertiefende Informationen zu spezifischen Anwendungen und Lösungen.
Infrared Lock-in Thermography for Inspection of Electronics and Integrated Circuits
Micro-Thermography – Contactless Temperature Measurement in the Micrometer Scale
Thermography Solutions for Power Electronics – Precise, Non-contact and High-speed
Mehr zu den on demand Webinaren zur Elektronik
Weitere passende Webinar-Themen
Exzellente Abstimmung von Wärmebildkamera, Thermografie-Software und Peripherie
InfraTec legt besonderen Wert auf das optimale Zusammenspiel zwischen Wärmebildkamera und Thermografie-Software. In der Elektronikfertigung unterstützt die Software IRBIS® 3 sowohl passive als auch aktive Thermografieverfahren. Sie bietet Anwendern leistungsstarke Werkzeuge, um Fehler zielsicher zu erkennen und präzise darzustellen.
Funktionen & Vorteile für die Fehlerlokalisierung:
Vergleich aktueller Thermogramme mit Referenzbildern
Darstellung von Amplituden- und Phasenbildern bei Lock-In-Thermografie
Individuelle Parametereinstellung für präzise Fehlerlokalisierung
Bei Messungen an Leiterplatten und Hybrid-Baugruppen ist die Vielfalt der Materialien (Metalle, Keramiken, Kunststoffe) eine besondere Herausforderung. Unterschiedliche Oberflächeneigenschaften erfordern eine exakte Anpassung des Emissionsgrades. Mit der Software IRBIS® 3 lässt sich der Emissionsgrad für jedes einzelne Pixel sowohl bestimmen als auch einstellen und damit die gemessene Temperatur unter der Berücksichtigung des Emissionsgrades und der Umgebungstemperatur automatisch korrigieren.
Präzise Temperaturmessung durch IRBIS® 3:
Emissionsgrad für jedes Pixel individuell einstellen
Automatische Temperaturkorrektur inkl. Umgebungseinflüsse
Korrekturmodelle berücksichtigen Strahlung aus der Umgebung, verwendete Fenster oder Dämpfungseigenschaften der Messstrecke
Optiken
Das umfangreiche Sortiment an hochwertigen Präzisions- Wechseloptiken ermöglicht die Anpassung der Bildfeldgeometrie an nahezu jede Messsituation:
Weitwinkel-, Normal- und Teleobjektive
Close-Up-Makrovorsätze
Mikroskopobjektive
Solid Immersion Lenses (SIL)
Zubehör
Neben den Optiken können Anwender aus einer Vielzahl an Zubehörkomponenten wählen:
Anregungseinheiten für die Aktiv-Thermografie
Zwei-Achs-Positionierungssysteme
X-Y-Messtische
Motorische Mikroskopstative
Möchten Sie mehr erfahren?
Nicht selten sind Aufgabenstellungen mit besonderen Anforderungen verknüpft. Besprechen Sie gemeinsam mit unseren Spezialisten Ihre konkrete Anwendung, erhalten Sie weiterführende technische Informationen oder lernen Sie unsere Zusatzdienstleistungen kennen.
FAQ Thermografie in der Elektronik
Das Prinzip der berührungslosen thermografischen Temperaturmessung erlaubt die fehlerfreie Bestimmung der Temperatur von Messobjekten geringer Größe und kleiner Wärmekapazität. Selbst bei Verwendung kleinster berührender Temperatursensoren ist dies dagegen oft unmöglich, da deren Wärmeableitung häufig eine Verfälschung der Messergebnisse bewirkt. In vielen Fällen wird der Einsatz von Thermoelementen bereits von vornherein durch den Aufbau oder die Funktion der Schaltung selbst verhindert. Hinzu kommt, dass Strukturen elektronischer Messobjekte mitunter so klein sind, dass sich Temperatursensoren auf diesen gar nicht mehr anbringen lassen.
Thermografiesysteme mit hoher geometrischer Auflösung sind in der Lage, kleinste Strukturen klar sichtbar zu machen und darüber hinaus exakt deren Temperaturverteilung nebst zeitlichem Verlauf zu bestimmen. Mithilfe von speziellen Makrovorsätzen und leistungsfähigen Infrarot-Mikroskopobjektiven können Anwender auf der Oberfläche von Bauteilen wie Halbleiterbauelementen Hotspots von wenigen Mikrometern Größe thermografisch vermessen. Bei zusätzlicher Verwendung von auf dem Messobjekt aufgesetzten SIL-Linsen (Solid Immersion Lens) können auch noch kleinere Strukturgrößen detektiert werden. In Kombination mit entsprechenden Verfahren der Aktiv-Thermografie werden zur Fehlerlokalisierung Temperaturdifferenzen [DP1] klar sichtbar gemacht.
[DP1]bereits umgesetzt
Elektronik-Leitfaden
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Kundenstimmen
Da ich in der Forschung und Entwicklung arbeitete, bin ich auf präzise Werkzeuge angewiesen, und die IR-Kamera von Infratec erfüllt diese Anforderungen. Die Software ist intuitiv, die Ergonomie erleichtert die Bedienung und die Funktionen sind perfekt für detaillierte thermische Analysen. Der Kundensupport ist ausgezeichnet. Die Tatsache, dass es sich um ein Qualitätsprodukt aus der EU handelt, schafft zusätzliches Vertrauen. Sehr empfehlenswert.
